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浅析桥梁粘钢加固与T梁预应力管道注浆施工

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桥梁T梁粘钢加固设计

  钢筋混凝土梁结构加固方法主要有:预应力加固法、改变受力体系法、增大截面法、增补受拉钢筋(型钢) 加固法、粘钢加固法。在此就不一一阐述,下文就粘钢加固法进行简单的讲述。粘钢加固法有粘钢板加固和粘型钢加固两种形式。

  1、粘钢板加固设计

  1)抗弯加固设计

   钢筋混凝土梁粘钢抗弯加固,就是采用结构胶将钢板粘贴于梁的受拉一侧表面,通过结构胶的粘结力,使外贴钢板变形与梁受拉一侧的混凝土同步,从而使外贴钢板与梁内原有受拉钢筋协同工作,相当于增加了梁的配筋,提高梁的抗弯能力。外粘钢板加固混凝土梁能显著提高梁的抗弯刚度,减少裂缝的扩展和结构变形,并能适度提高构件的极限抗弯能力。在加固设计中,一个值得注意问题是:粘钢板的数量必须控制在最大配筋率的范围之内,不能出现超筋破坏。在承载力极限状态下,粘钢梁呈现出两种破坏形态,即弯曲型破坏和剪切剥离型破坏。弯曲型破坏是加固梁的理想破坏形态,表现为钢筋、钢板屈服,混凝土压碎,钢板、胶层和混凝土之间无剥离现象,属延性破坏。剪切剥离型破坏表现为在混凝土和钢板之间发生剪切破坏,引起混凝土保护层撕开。胶与混凝土或钢板之间的剥离在破坏前无任何迹象,胶层也没有开裂现象,钢筋和钢板未屈服,呈现为突发性的脆性破坏。影响粘钢梁破坏形态的主要因素有:一是钢板的宽厚比。大量的试验表明,宽厚比大于50 时,粘钢梁的破坏是弯曲型的延性破坏。对于一般尺寸的梁,钢板厚度在6mm 时,破坏常常是剪切剥离型的。二是胶层的厚度。在适当范围内,胶层厚度薄,加固效果好。在加固施工时,115mm 是一个较可行的胶层厚度。三是锚固长度。在加固点以外,须有一定的锚固长度来满足钢板的锚固要求,避免钢板剥离。四是锚固方式。纯粹的胶粘锚固有时不能满足锚固要求,常常铺以植筋锚固或胶粘U 型板锚固,具体锚固措施对极限承载力和破坏方式有很大影响。使用植筋并不能阻止脱胶,但可以避免板完全剥离发生。另外,与等厚度钢板梁相比,粘变厚度钢板和几层钢板复粘承载力几乎没有增长。

   对于粘钢加固梁,在适筋条件下,虽然加固梁钢板比原钢筋有应力滞后的情况,但在破坏时,钢板一般均能达到屈服强度。在粘结锚固满足时,粘钢加固梁的受弯承载力计算可按照现行国家标准进行梁的受弯承载力计算。

  2)粘钢加固梁抗剪承载力计算

  当构件斜截面抗剪承载力不足时,可采用粘钢板加固,加固的方式有钢围套加固、粘U 型钢板箍加固、粘翼板加固和粘钢板条加固 。其中,使用围套加固的梁(外包整个剪切区)强度提高最大,且破坏形式为弯曲型。使用U 型箍、钢板条和翼板加固的梁虽可提高斜截面抗剪承载力,但其破坏型式常常是混凝土表面撕裂的脆性破坏。国内常采用粘贴并联U 型箍板进行加固,其斜截面受剪承载力按下式计算:

  

   式中:V 为斜截面剪力设计值;V0 为原构件斜截面受剪承载力设计值;

   Aa1 为单肢箍板截面面积;S为箍板轴线间距;Lu 为箍板的高度。

   同时,必须满足以下条件:Lu/ S 115

  2、粘结型钢加固设计

  在加固过程中,如果要求大幅提高设计荷载,大幅提高构件的承载能力,粘钢加固往往很难满足要求。因为在已有的钢筋混凝土梁上大量粘钢板,有可能出现超筋,这在工程上是不允许的,这时采用粘型钢加固就是一种有效的方法。粘型钢加固就是在梁的受拉边粘结型钢,使型钢和混凝土共同承受外荷载。粘结的型钢可采用工字钢或组合型钢。为保证型钢和混凝土共同工作,除保证结构胶的粘结外,主要通过箍板与植筋锚固的方式,以防止型钢和混凝土之间的剪切滑移破坏。在梁底粘贴型钢加固,可大幅度提高梁的极限承载能力,还能显著地提高梁的刚度,减小梁的变形。加固后,型钢主要受拉,混凝土受压,有效地限制混凝土的裂缝开展,提高了混凝土的耐久性。加固梁塑性设计时的基本假定为:加固梁的轴向应变符合平截面假定;极限状态时,受压区混凝土达到弯曲抗压强度设计值;不考虑受拉区混凝土的作用。

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